(57)【要約】【課題】破砕ロータに掛かる異常な負荷トルクの上昇を回避しながらも、安定的に処理効率の上昇を図ることができる破砕装置の制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、変速機構を介して破砕ロータを駆動する誘導電動機を備えた破砕装置の制御装置であって、誘導電動機を駆動するインバータ回路と、誘導電動機の負荷レベルに基づいてインバータ回路の出力周波数を、第一周波数ｆ１から第一周波数とは異なる第二の周波数ｆ２に切り替える周波数制御部とを備え、周波数制御部は、第一周波数ｆ１から第二周波数ｆ２に切り替えるための第一負荷レベルτ１と、第二周波数ｆ２から第一周波数ｆ１に切り替える第二負荷レベルτ２が異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、破砕ロータを駆動する電動機を備えた破砕装置の制御装置であって、
電動機を駆動するインバータ回路と、電動機の負荷レベルに基づいてインバータ回路の出力周波数を、第一周波数から第一周波数とは異なる第二の周波数に切り替える周波数制御部とを備え、
周波数制御部は、第一周波数から第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える破砕装置の制御装置。
【請求項２】
周波数制御部は、第一周波数から第一周波数より低い第二周波数に切り替える第一負荷レベルより、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが低く設定されたヒステリシス特性を持たせて切り替える請求項１記載の破砕装置の制御装置。
【請求項３】
周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、負荷レベルが第二負荷レベルより低下するとその状態が所定時間継続した後に第一周波数に切り替える請求項２記載の破砕装置の制御装置。
【請求項４】
周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、所定時間経過後に負荷レベルが第二負荷レベルより低下すると第一周波数に切り替える請求項２記載の破砕装置の制御装置。
【請求項５】
第一周波数及び第二周波数が複数組設定されるとともに、何れかの組を選択するスイッチが設けられ、周波数制御部は、スイッチにより選択された組に対応した第一周波数及び第二周波数に対応して、第一周波数から第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える請求項２から４の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項６】
第一負荷レベル及び第二負荷レベルが複数組設定されるとともに、何れかの組を選択するスイッチが設けられ、周波数制御部は、スイッチにより選択された組に対応した第一負荷レベル及び第二負荷レベルで、第一周波数から第二周波数に切り替え、または、第二周波数から第一周波数に切り替える請求項２から４の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項７】
負荷レベルは、瞬時負荷値の平均値であり、第一負荷レベルが瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されている請求項２から６の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項８】
負荷レベルは、瞬時負荷値の平均値であり、第一周波数が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されている請求項２から７の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項９】
破砕装置に、破砕処理部に対して出退駆動され、被破砕物を破砕処理部に押圧するプッシャ機構が設けられ、
負荷レベルがプッシャ機構の破砕処理部への進出作動時の所定時間内の瞬時負荷値の平均値で設定されている請求項７または８記載の破砕装置の制御装置。
【請求項１０】
インバータ回路の出力周波数域が複数領域に区分され、各領域で第一周波数及び第二周波数が設定されている請求項２から９の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項１１】
破砕処理部で破砕処理された被破砕物の処理量に基づいて、処理量が増大し、及びまたは消費電力が低減するように第一周波数または第二周波数を設定する学習部を備えている請求項１から１０の何れかに記載の破砕装置の制御装置。
【請求項１２】
回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、破砕ロータを駆動する電動機と、電動機を駆動するインバータ回路を備えた破砕装置の制御方法であって、
電動機の負荷レベルに基づいてインバータ回路の出力周波数を、第一周波数から第一周波数とは異なる第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える破砕装置の制御方法。
【請求項１３】
第一周波数から第一周波数より低い第二周波数に切り替える第一負荷レベルより、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが低く設定されたヒステリシス特性を持たせて切り替える請求項１２記載の破砕装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破砕装置の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
破砕装置は、回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部を備え、電動機が変速機構を介して破砕ロータに駆動連結されている。
【０００３】
このような破砕装置により、廃プラスチック、端切れ布、古着、雑誌等の紙類等、様々な廃棄物が破砕処理され、破砕処理された廃棄物はＲＰＦ(Refuse Paper & Plastic Fuel）の原料として再利用され、また、燃焼機器の燃料として再利用される。
【０００４】
従来、破砕装置の制御装置は、電動機の界磁巻線に印加する電源の周波数を一定に制御し、破砕ロータに異常な高負荷が掛かったことを検知すると、回転刃や固定刃の損傷等を回避するべくフェールセーフ処理として、破砕ロータを停止後、逆転駆動していた。
【０００５】
しかし、通常、破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量により、破砕ロータに掛かる負荷が変動し、負荷が大きくなると定常運転域よりも滑りが大きくなり、二次側銅損が大きくなり消費電力が嵩むばかりでなく、処理効率が低下するという問題があった。
【０００６】
さらに、破砕ロータに異常な高負荷が掛かり、フェールセーフ処理が実行されると、その間は破砕処理が停止されるため処理効率が大きく低下していた。
【０００７】
そこで、特許文献１には、破砕ロータの負荷トルクが予め設定した定常トルクを超えると、電動機の駆動周波数を５０％程度に制御して回転数を低下させる制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２８４５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、破砕ロータに掛かる負荷トルクはダイナミックに変動し、瞬間的に定常トルクを超えても、その後速やかに復帰する場合も多く、定常トルクを超えたときに、直ちに電動機に印加する駆動周波数を大きく低下させると、却って処理効率の低下を招くという問題があった。
【００１０】
また、負荷トルクの変動に対応して頻繁に電動機に印加する駆動周波数を変化させても、大きな慣性を持つ破砕ロータは迅速に応答しないこともあり、制御効率がよくないという問題もあった。
【００１１】
更に、破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によっては、破砕ロータに掛かる負荷トルクの変動特性も異なり、定常トルクを一律に設定すると柔軟性に欠ける。予め被破砕物の組成や量が判明している場合には、被破砕物の組成や量によって異なる定常トルクを設定することも可能であるが、一般的に被破砕物には雑多な種類が混在しており、現実的に対応することは困難である。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑み、破砕ロータに掛かる異常な負荷トルクの上昇を回避しながらも、安定的に処理効率の上昇を図ることができる破砕装置の制御装置及び制御方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による破砕装置の制御装置の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、破砕ロータを駆動する電動機を備えた破砕装置の制御装置であって、電動機を駆動するインバータ回路と、電動機の負荷レベルに基づいてインバータ回路の出力周波数を、第一周波数から第一周波数とは異なる第二の周波数に切り替える周波数制御部とを備え、周波数制御部は、第一周波数から第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える点にある。
【００１４】
周波数制御部は、電動機を第一周波数で駆動しているときに、破砕ロータの負荷トルクが第一負荷レベルに達すると、第二周波数に切り替えて駆動し、電動機を第二周波数で駆動しているときに、破砕ロータの負荷トルクが第一負荷レベルとは異なる第二負荷レベルに達すると、第一周波数に切り替えて駆動する。
【００１５】
つまり、破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷が頻繁に変動する場合であっても、第一周波数と第二周波数間の切替がヒステリシス特性を持たせて行なわれるため、負荷に多少の変動があっても所定の周波数で駆動されるようになり、頻繁に駆動周波数が切り替えられるような制御効率の低下を回避しながらも、安定して破砕処理効率を向上させることができる。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、周波数制御部は、第一周波数から第一周波数より低い第二周波数に切り替える第一負荷レベルより、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが低く設定されたヒステリシス特性を持たせて切り替える点にある。
【００１７】
例えば、嵩密度の高いものが多く含まれる被破砕物では平均的な負荷が大きくなるが、上限値として設定した第一負荷レベルに達するまでは、高回転数で破砕処理を継続し、第一負荷レベルに達すると第二周波数に切り替えて破砕ロータの回転数を低下させることで、安定的な破砕処理を継続する。
【００１８】
その後、例えば、嵩密度の低いものが多く含まれる被破砕物に変化して平均的な負荷トルクが小さくなり、第一負荷レベルより低く設定された第二負荷レベルに達すると、第一周波数に切り替えて破砕ロータの回転数を上昇させることで、効率的に破砕処理を継続することができるようになる。
【００１９】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、負荷レベルが第二負荷レベルより低下するとその状態が所定時間継続した後に第一周波数に切り替える点にある。
【００２０】
負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルに達する確率が高くなるため、直ちに第二周波数に切り替えて安定した破砕処理を継続する。そして、負荷レベルが第二負荷レベルより低下しても直ちに第一周波数に切り替えることなく、その状態が所定時間継続することを待って、つまり、安定的に負荷レベルが低下した後に第一周波数に切り替える。従って、第一周波数と第二周波数の頻繁な切替が効果的に回避されるようになる。
【００２１】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、所定時間経過後に負荷レベルが第二負荷レベルより低下すると第一周波数に切り替える点にある。
【００２２】
負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルに達する確率が高くなるため、直ちに第二周波数に切り替えて安定した破砕処理を継続する。そして、負荷レベルが第二負荷レベルより低下しても直ちに第一周波数に切り替えることなく、所定時間第二周波数での駆動を継続した後に、負荷レベルが第二負荷レベルより低下したことを検知すると第一周波数に切り替える。従って、第一周波数と第二周波数の頻繁な切替が効果的に回避されるようになる。
【００２３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、第一周波数及び第二周波数が複数組設定されるとともに、何れかの組を選択するスイッチが設けられ、周波数制御部は、スイッチにより選択された組に対応した第一周波数及び第二周波数に対応して、第一周波数から第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える点にある。
【００２４】
破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷の変動特性が異なり、処理効率も変動するが、第一周波数及び第二周波数が固定されていると、必ずしも処理効率が適正となる保証はない。そこで、第一周波数及び第二周波数を複数組設定し、スイッチで適正な周波数の組合せに切り替えることにより、被破砕物の組成や量に対応して、適正な処理効率が得られる自由度が向上する。
【００２５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、第一負荷レベル及び第二負荷レベルが複数組設定されるとともに、何れかの組を選択するスイッチが設けられ、周波数制御部は、スイッチにより選択された組に対応した第一負荷レベル及び第二負荷レベルで、第一周波数から第二周波数に切り替え、または、第二周波数から第一周波数に切り替える点にある。
【００２６】
上述と同様、破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷の変動特性が異なり、処理効率も変動するが、第一負荷レベル及び第二負荷レベルが固定されていると、必ずしも処理効率が適正となる保証はない。そこで、第一負荷レベル及び第二負荷レベルを複数組設定し、スイッチで適正な負荷レベルの組合せに切り替えることにより、被破砕物の組成や量に対応して、適正な処理効率が得られる自由度が向上する。
【００２７】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第二から第六の何れかの特徴構成に加えて、負荷レベルは、瞬時負荷値の平均値であり、第一負荷レベルが瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されている点にある。
【００２８】
破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷は頻繁に変動する。そのような瞬時負荷値で駆動周波数を切り替えると却って処理効率が低下する虞がある。そこで、負荷レベルを瞬時負荷値の平均値として、駆動周波数を切り替えるための指標である負荷の変動を鈍らすことにより処理効率の低下を回避することができる。このとき、瞬時負荷値の変動幅に応じて第一負荷レベルを異なる値に設定することにより、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルの発生を未然に回避することができる。例えば、瞬時負荷値の変動幅が小さいときの第一負荷レベルより、変動幅が大きいときの第一負荷レベルを小さくなるように適応的に設定するのである。
【００２９】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第二から第七の何れかの特徴構成に加えて、負荷レベルは、瞬時負荷値の平均値であり、第一周波数が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されている点にある。
【００３０】
負荷レベルを瞬時負荷値の平均値として、駆動周波数を切り替えるための指標である負荷の変動を鈍らすことにより処理効率の低下を回避する点は、第四の特徴構成と同様である。瞬時負荷値の変動幅に応じて第一周波数を異なる値に設定することによっても、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルの発生を未然に回避することができる。例えば、瞬時負荷値の変動幅が小さいときの第一周波数より、変動幅が大きいときの第一周波数を小さくなるように適応的に設定するのである。
【００３１】
同第九の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第七または第八の特徴構成に加えて、破砕装置に、破砕処理部に対して出退駆動され、被破砕物を破砕処理部に押圧するプッシャ機構が設けられ、負荷レベルがプッシャ機構の破砕処理部への進出作動時の所定時間内の瞬時負荷値の平均値で設定されている点にある。
【００３２】
プッシャ機構が進出作動して被破砕物が破砕処理部に押圧されている状態で破砕処理が効率的に進行するが、プッシャ機構が引退作動して被破砕物の破砕処理部への押圧状態が解消されている状態では破砕処理がそれほど効率的には進まないため、それぞれで破砕ロータに掛かる負荷が異なる。そこで、破砕ロータに掛かる負荷が大きくなる進出作動時の瞬時負荷値の平均値を負荷レベルとして採用することにより、破砕処理の効率を上昇させるための適正な制御が可能になる。
【００３３】
同第十の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第二から第九の何れかの特徴構成に加えて、インバータ回路の出力周波数域が複数領域に区分され、各領域で第一周波数及び第二周波数が設定されている点にある。
【００３４】
破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷トルクも様々に異なるため、複数領域に区分されたインバータ回路の出力周波数の各領域で第一周波数及び第二周波数を設定することにより、被破砕物の組成や量に応じて適切な条件で効率的な破砕処理を行なうことができる。
【００３５】
同第十一の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一から第十の何れかの特徴構成に加えて、破砕処理部で破砕処理された被破砕物の処理量に基づいて、処理量が増大し、及びまたは消費電力が低減するように第一周波数または第二周波数を設定する学習部を備えている点にある。
【００３６】
破砕処理部で破砕処理された被破砕物の処理量が学習部により学習され、設定被破砕物の組成や量に対応した適切な、つまり処理量が増大するような、或いは消費電流が低減するような駆動周波数が自動的に設定されるようになる。
【００３７】
本発明による破砕装置の制御方法の第一の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、破砕ロータを駆動する電動機と、電動機を駆動するインバータ回路を備えた破砕装置の制御方法であって、電動機の負荷レベルに基づいてインバータ回路の出力周波数を、第一周波数から第一周波数とは異なる第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替える点にある。
【００３８】
同第二の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、第一特徴構成による制御方法に加えて、第一周波数から第一周波数より低い第二周波数に切り替える第一負荷レベルより、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが低く設定されたヒステリシス特性を持たせて切り替える点にある。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明した通り、本発明によれば、破砕ロータに掛かる異常な負荷トルクの上昇を回避しながらも、安定的に処理効率の上昇を図ることができる破砕装置の制御装置及び制御方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】破砕装置の概略図
【図２】破砕装置の側面図
【図３】破砕装置の平面図
【図４】油圧回路の説明図
【図５】（ａ）はシステム制御装置の説明図、（ｂ）はモータ制御装置の説明図
【図６】破砕装置の起動制御のフローチャート
【図７】破砕装置の停止制御のフローチャート
【図８】（ａ）は誘導電動機の周波数特性の説明図、（ｂ）は誘導電動機の滑りとトルクの関係を示す説明図
【図９】本発明の制御装置により実行される周波数切替制御の説明図
【図１０】本発明の制御装置により実行される周波数切替制御のフローチャート
【図１１】別実施形態を示し、本発明の制御装置により実行される周波数切替制御の説明図
【図１２】別実施形態を示し、本発明の制御装置により実行される周波数切替制御の説明図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明による破砕装置の好ましい実施形態を説明する。
図１から図３に示すように、一軸せん断方式の破砕装置１は、電化製品や建築廃材などから選別された廃プラスチックや、古紙、古着などの被破砕物を投入する受入ホッパ２と、受入ホッパ２に投入された被破砕物を破砕処理する破砕処理部１０と、破砕処理部１０に向けて水平方向から被破砕物を押圧するプッシャ機構を備え、当該破砕装置１は、後述するシステム制御装置１００によって運転を制御されている。
【００４２】
プッシャ機構は、後述する油圧回路６０に備えられた油圧ポンプ５２から供給される作動油により前進後退駆動する油圧シリンダ３ｂのピストンに連結されたアーム３ａが押込プッシャ３の後端に連結され、台盤４上を水平方向に前進後退駆動して、被破砕物を破砕処理部１０に向けて押圧するように構成されている。
【００４３】
破砕処理部１０は、受入ホッパ２の下方に配置され、所定の軸心周りに回転する破砕ロータ５の周面に周方向に形成された溝部に固定された先端ｖ字状の回転刃６と、破砕ロータ５の回転軸５ｃ方向に沿って対向配置され、回転刃６と噛み合って被破砕物をせん断破砕する先端ｖ字状の固定刃７とで構成されている。
【００４４】
破砕ロータ５の周部には所定のピッチで互いに平行な多数のｖ字状の溝５ｖが形成され、この溝５ｖ内に形成された複数個の取付座６ｂの夫々に刃体６ａがボルトで締着されている。それぞれの回転刃６は、隣り合うｖ字溝５ｖに設けられているもの同士がその頂点を連ねるとジグザグ状になるように配置されている。固定刃７は、先端ｖ字状の刃体７ａが破砕ロータ５の軸心方向に沿って台盤４の端部に設けられた取付座７ｂにボルトで締着されている。
【００４５】
破砕処理部１０の下部には、回転刃６と固定刃７により所定サイズ以下に破砕された被破砕物を選択的に通過させるスクリーン機構８と、スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９が設けられている。
【００４６】
スクリーン機構８は、回転刃６の回転軌跡に沿った弧状に湾曲形成され、多数の開孔が形成されたパンチングメタルで構成され、破砕処理部１０で破砕された被破砕物のうちスクリーン機構８の開孔より小さく破砕された被破砕物が、前記開孔から落下して排出ホッパ９に収容され、前記開孔を通らなかったものは、再び回転刃６と固定刃７で破砕される。
【００４７】
駆動機としての電動機Ｍは破砕装置１下部の架台に固定され、変速機構としての減速機構３０は本体フレーム１１の一側部１１ａに組み付けた支持体の一例としての取付架台１２ａに固定されている。電動機Ｍの出力軸に取り付けられたプーリ１３と、減速機構３０の入力軸３１に取り付けられたプーリ１５はｖベルト１４により連結され、電動機Ｍの動力は、減速機構３０により所定の回転速度に変速されて出力軸３７から出力され破砕ロータ５の回転軸５ｃに伝達されるように構成されている。
【００４８】
尚、電動機Ｍの出力軸と減速機構３０の入力軸３１を、プーリ１３，１５を介してｖベルト１４で連結せずに、カップリングで連結してもよい。
【００４９】
以下に、破砕装置１の油圧回路６０及びシステム制御装置１００について説明する。図４に示すように、破砕装置１の油圧回路６０は、所定流量の作動油を供給する油圧ポンプ５２と、油圧ポンプ５２が出力する作動油の圧力を調整する調圧機構５７と、油圧ポンプ５２から供給される作動油を押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂに供給する供給配管５１と、供給配管５１に設置され押込プッシャ３の前進後退駆動を切り換える４ポート３位置方向制御弁である切換弁５３と、切換弁５３の上流側にシーケンス弁５４が備えられ、切換弁５３の下流側にリリーフバルブ６３が備えられている。
【００５０】
リリーフバルブ６３は、油圧シリンダ３ｂの前進中に破砕処理部１０に大きな異物が投入されるなどして押込プッシャ３に大きな負荷がかかり、供給配管５１内の圧力が所定の圧力以上になると開き、油圧ポンプ５２から供給される作動油をオイルタンク５９へ逃がし、油圧回路６０を保護するように構成されている。
【００５１】
油圧ポンプ５２は、電磁式２圧２容量制御形のピストンポンプであり、切換弁５３の動作に応じて、調圧機構５７を制御することで低圧大流量と高圧小流量の吐出を行い、押込プッシャ３を前進後退駆動させるように構成されている。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、破砕装置１のシステム制御装置１００は、起動スイッチＳ１と停止スイッチＳ２の信号と、押込プッシャ３の油圧シリンダ３ｂに備えられた前進スイッチＳ３及び後退スイッチＳ４の信号が入力され、本発明による制御装置であるモータ制御装置２００を介して電動機Ｍを起動停止制御したり、供給配管５１に作動油を供給する油圧ポンプ５２に起動停止制御したり、油圧ポンプ５２の調圧機構５７を制御したり、押込プッシャ３の前進後退制御のための切換弁５３を制御するように構成されている。
【００５３】
尚、システム制御装置１００は、破砕装置１内部に備えてもよく、破砕装置１外部の制御盤等の内部に備えてもよい。
【００５４】
破砕装置１の起動時は、起動スイッチＳ１の入力に基づいて、油圧ポンプ５２を起動した後に電動機Ｍを始動し、切換弁５３を制御し押込みプッシャ３の前進後退駆動を開始する。
【００５５】
停止時は、切換弁５３を制御して押込プッシャ３の作動を停止し、電動機Ｍを停止するように構成されている。
【００５６】
図６に示すフローチャートに基づいて破砕装置１の起動制御を説明する。システム制御装置１００は、起動スイッチＳ１がＯＮになると（ＳＡ１）、油圧回路に作動油を供給するため、油圧ポンプ５２を起動する（ＳＡ２）。
【００５７】
供給配管５１内の圧力が所定の圧力になると（ＳＡ４）、破砕ロータ５を回転させるために電動機Ｍを始動する（ＳＡ５）。
【００５８】
電動機Ｍの動力により破砕ロータ５が回転すると、切換弁５３を制御し押込プッシャ３を前進駆動する（ＳＡ６）。ここで、供給配管内の圧力が所定の圧力であれば（ＳＡ７でＹＥＳ）、前進リミットスイッチＳ３がＯＮされるまで（ＳＡ８でＮＯ）、押込プッシャ３の前進駆動を続ける。
【００５９】
前進リミットスイッチＳ３がＯＮされると（ＳＡ８でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し、押込プッシャ３を後退駆動する（ＳＡ９）。ここで、供給配管内の圧力が所定の圧力であれば（ＳＡ１０でＹＥＳ）、後退リミットスイッチＳ３がＯＮされるまで（ＳＡ１１でＮＯ）、押込プッシャ３の後退駆動を続ける。後退リミットスイッチＳ３がＯＮすると（ＳＡ１１でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し、再度押込プッシャ３を前進駆動する（ＳＡ６）。
【００６０】
上述のステップＳＡ４，ＳＡ７，ＳＡ１０で供給配管内の圧力が所定の圧力でない場合、電動機Ｍを停止し（ＳＡ１２）、油圧ポンプ５２を停止し（ＳＡ１３）、異常が発生したことを通報して（ＳＡ１４）、起動制御を終了する。
【００６１】
次に、図７に示すフローチャートに基づいて破砕装置１の停止制御を説明する。システム制御装置１００は、停止スイッチＳ２がＯＮになると（ＳＢ１でＹＥＳ）、切換弁５３を制御し押込プッシャ３の駆動を停止し（ＳＢ２）、破砕ロータ５の回転を停止するために電動機Ｍを停止し（ＳＢ３）、油圧回路に作動油を供給する油圧ポンプ５２を停止して（ＳＢ４）、停止制御を終了する。
【００６２】
次にモータ制御装置２００について説明する。
図５（ｂ）に示すように、モータ制御装置２００は、４００Ｖ、６０Ｈｚの商用電源２１０に接続される整流回路２２０と、コンデンサと、インバータ回路２３０と、周波数制御部２４０と、電動機Ｍに掛かる負荷トルクをモニタするための電流センサ２５０を備えている。
【００６３】
整流回路２２０とコンデンサにより直流に変換された電圧がインバータ回路２３０により所定周波数の交流電圧に変換され、電動機Ｍの界磁コイルに印加される。電動機Ｍは篭型誘導電動機で、界磁コイルで生成された回転磁界により回転子が回転駆動される。
【００６４】
インバータ回路２３０は、周波数制御部２４０からの制御指令に基づいて、界磁コイルに印加する周波数及び電圧の比が一定になるように、周波数及び電圧を可変に調整するＶ／ｆ制御方式のインバータ回路である。
【００６５】
図８（ａ）に示すように、電動機Ｍに印加する周波数を上昇させ、或いは下降させると同期速度Ｎ０がそれに応じて変化するが、電動機Ｍの始動トルク、停動トルク、定格トルクは変化せず、定格トルクで駆動した場合の同期速度Ｎ０に対する滑りＳ０も略一定の特性を示す。
【００６６】
図８（ｂ）に示すように、或る周波数で駆動される電動機Ｍの負荷トルクがＡ点からＢ点に上昇すると、それに伴なって滑りがＳ１からＳ２に増加してトルクτが上昇するが、同時に電流が増加して二次側の銅損が増大する。このような場合に、駆動周波数を低下させると、Ｖ／ｆ制御により回転数が低下するとともに電流が低下して二次側の銅損の増大を抑制しながらも、負荷トルクに対応したトルクを確保することができる。
【００６７】
尚、駆動周波数が低くなると、電動機Ｍの界磁巻線のインピーダンスが低下して、過剰電流による界磁巻線の焼損が発生する虞があるため、Ｖ／ｆ制御方式では、周波数の低下に比例して電圧を低下させることにより、電流が低減するように制御される。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、周波数制御部２４０は、第一周波数ｆ１から第二周波数ｆ２に切り替えるための第一負荷レベルτ１と、第二周波数ｆ２から第一周波数ｆ１に切り替える第二負荷レベルτ２が異なるように、ヒステリシス特性を持たせて切り替える。本実施形態では、第一負荷レベルτ１より第二負荷レベルτ２が低く設定されている。
【００６９】
周波数制御部２４０は、システム制御部１００から起動指令を受信すると、第一周波数ｆ１で電動機Ｍを始動して、破砕ロータを回転駆動して、破砕処理を実行する。
【００７０】
周波数制御部２４０は、システム制御部１００からプッシャ機構の作動状態を示す状態信号を入力し、プッシャ機構が進出作動している間に、所定インタバルで電流センサ２５０により検知された瞬時電流値を入力して、内蔵されたメモリにその値を記憶し、所定回数の瞬時電流値の移動平均値（以下、単に「平均値」と記す。）を電動機Ｍに掛かる負荷トルクとして算出する。つまり、電動機Ｍに掛かる負荷レベルが、プッシャ機構の破砕処理部への進出作動時の瞬時負荷値の平均値で算出される。
【００７１】
尚、負荷レベルを検知するためのセンサとして電流センサ以外の他のセンサを用いることも可能である。例えばトルクメータ等を電動機Ｍの出力軸や破砕ロータの回転軸、或いは変速機構の出力軸等に設けてもよい。トルクメータ等を用いることにより、電動機Ｍの負荷トルクを正確に検知でき、負荷トルクを負荷レベルとして取り扱うことができる。
【００７２】
周波数制御部２４０は、動作点Ｐ１で電動機Ｍを駆動中に、負荷レベルが第一負荷レベルτ１より上昇すると直ちに第二周波数ｆ２に切り替えて動作点Ｐ２で電動機Ｍを駆動し、負荷レベルが第二負荷レベルτ２より低下するとその状態が所定時間継続した後に第一周波数ｆ１に切り替える。
【００７３】
つまり、動作点Ｐ１で電動機Ｍを駆動中に、負荷レベルが第一負荷レベルτ１より上昇すると、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルτｆｓに達する確率が高くなるため、直ちに第二周波数ｆ２に切り替えて安定した破砕処理を継続する。
【００７４】
そして、負荷レベルが第二負荷レベルτ２より低下しても直ちに第一周波数ｆ１に切り替えることなく、その状態が所定時間継続することを待って、つまり、安定的に負荷レベルが低下した後に第一周波数ｆ１に切り替える。これにより、第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２の頻繁な切替が効果的に回避されるようになる。
【００７５】
何れの周波数で電動機Ｍを駆動する場合であっても、負荷レベルが高負荷レベルτｆｓに達すると、直ちに電動機Ｍを停止して、速やかに逆転駆動する。逆転駆動時の駆動周波数、つまりフェールセーフ周波数は第二周波数より低い値に設定されている。
【００７６】
つまり、破砕処理部で破砕処理される被破砕物の組成や量によって、破砕ロータに掛かる負荷トルクが頻繁に変動する場合であっても、第一周波数と第二周波数間の切替がヒステリシス特性を持たせて行なわれるため、負荷トルクに多少の変動があっても一定の周波数で駆動されるようになり、頻繁に駆動周波数が切り替えられるような制御効率の低下を回避しながらも、安定して破砕処理効率を向上させることができる。
【００７７】
例えば、嵩密度の高いものが多く含まれる被破砕物では平均的な負荷トルクが大きくなるが、上限値として設定した第一負荷レベルτ１に達するまでは、多少滑りが大きくなり二次側の銅損が増大しても高回転且つ高トルクで効率的な破砕処理を継続し、第一負荷レベルτ１に達すると第二周波数ｆ２に切り替えて破砕ロータの回転数を低下させることで、安定的な破砕処理を継続するのである。
【００７８】
第二周波数に対する定格トルクは第一周波数に対する定格トルクと同じ値であるが、Ｖ／ｆ制御方式により電流が減少するため二次側の銅損は低くなる。
【００７９】
その後、例えば、嵩密度の低いものが多く含まれる被破砕物に変化して平均的な負荷トルクが小さくなり、第一負荷レベルτ１より低く設定された第二負荷レベルτ２に達すると、第一周波数ｆ１に切り替えて破砕ロータの回転数を上昇させることで、効率的に破砕処理を継続することができるようになる。第一負荷レベルは、破砕ロータを停止または逆転制御する必要があるような異常な高負荷レベルより低いレベルに設定されている。
【００８０】
このような制御を行なうことにより、消費電力の上昇を来たすことなく、破砕ロータに掛かる異常な負荷トルクの上昇を回避しながらも、安定的に処理効率の上昇を図ることができるようになる。
【００８１】
第一周波数ｆ１、第二周波数ｆ２の値は特に制限されるものではないが、例えば、第一周波数ｆ１の値を電源周波数の１２０％から１６０％の値、第二周波数ｆ２の値を電源周波数の９０％から１１０％の値に設定することが好ましい。
【００８２】
また、第一負荷レベルτ１、第二負荷レベルτ２等の値も特に制限されるものではないが、例えば、第二負荷レベルτ２の値を定格トルクの前後の値、第一負荷レベルτ１の値を定格トルクの１５０％前後の値、逆転制御が必要な高負荷レベルτｆｓの値を定格トルクの２００％前後の値に設定することが好ましい。
【００８３】
例えば、径が約６００ｍｍの破砕ロータを備えた破砕装置に、定格電流２７０Ａ、１０極の誘導電動機Ｍを組み込み、一定の周波数６０Ｈｚに設定して古紙を破砕処理する場合と、第一周波数ｆ１を８７Ｈｚ、第二周波数ｆ２を６０Ｈｚに設定して古紙を破砕処理する場合とを比較すると、前者では平均電流２１５アンペアで、時間当たり３．４１トン処理され、単位重量を処理するための平均電流が６３Ａ／ｔ／ｈになるのに対して、後者では平均電流２４０アンペアで、時間当たり５．４９トン処理することができ、単位重量を処理するための平均電流が４３Ａ／ｔ／ｈとなり、単位時間当たりの処理量を増大させながらも、単位重量を処理するための平均電流が少なくなることが判明している。
【００８４】
以下、図１０に示すフローチャートに基づいて、周波数制御部２４０の動作を説明する。
【００８５】
周波数制御部２４０は、システム制御部１００から起動指令を受信すると（ＳＣ１）、第一周波数ｆ１に設定して（ＳＣ２）、電動機Ｍを始動する（ＳＣ３）。
【００８６】
プッシャ機構が前進つまり進出作動していると（ＳＣ４）、所定インタバルで電流センサ２５０で検知された瞬時負荷電流を入力してメモリに記憶し（ＳＣ５）、所定回数入力すると、その間にメモリに記憶された瞬時負荷電流の平均値を算出して、その値を負荷レベルとする（ＳＣ６）。
【００８７】
例えば、数秒間隔で十数回入力し、十数回の平均値を算出することができる。また、所定インタバルで瞬時負荷電流を入力しながら、プッシャ機構による前進作動が所定回数終了した時点で、その平均値を算出してもよい。
【００８８】
その間、瞬時負荷電流が異常高負荷レベルτｆｓを示すと（ＳＣ７）、電動機Ｍを停止した後にフェールセーフ周波数に設定して（ＳＣ２０）、電動機Ｍを逆転駆動して（ＳＣ２１）、ステップＳＣ１１に進む。
【００８９】
瞬時負荷電流が異常高負荷レベルτｆｓより小さい場合には（ＳＣ７）、電動機Ｍが逆転駆動されているか否か判断し、逆転駆動中であれば（ＳＣ８）、所定時間経過する迄は逆転駆動を維持し、所定時間経過すると（ＳＣ１７）、電動機Ｍの駆動周波数を第二周波数ｆ２に設定して、正転駆動に切り替える（ＳＣ１９）。
【００９０】
ステップＳＣ８で、正転駆動されていると判断されると、負荷レベルが第一負荷レベルτ１より大きいか否かが判断され（ＳＣ９）、負荷レベルが第一負荷レベルτ１より大きい場合には、駆動周波数が第二周波数ｆ２に切り替えられる。
【００９１】
負荷レベルが第一負荷レベルτ１より小さい場合に（ＳＣ９）、第二周波数ｆ２で駆動されていない、つまり第一周波数ｆ１での駆動中であれば（ＳＣ１３）、その状態を維持してステップＳＣ１１に進む。
【００９２】
負荷レベルが第一負荷レベルτ１より小さい場合に（ＳＣ９）、第二周波数ｆ２で駆動されていると（ＳＣ１３）、負荷レベルが第二負荷レベルτ２より小さいか否かが判断され（ＳＣ１４）、負荷レベルが第二負荷レベルτ２より小さければ、その状態を所定時間、例えば十数秒の間維持した後に（ＳＣ１５）、駆動周波数を第二周波数ｆ２に切り替える。
【００９３】
周波数制御部２４０は、電動機Ｍの制御状態、つまり、第一周波数ｆ１で駆動しているか、第二周波数ｆ２で駆動しているか、或いはフェールセーフ周波数で逆転駆動しているかを示す状態信号をシステム制御部１００に送信するように構成され、システム制御部１００は状態信号を受信してプッシャ機構を適正に制御するように構成されている。
【００９４】
例えば、フェールセーフ周波数で逆転駆動されている場合には、プッシャ機構の進出作動を停止させ、或いは後退作動させる等である。
【００９５】
以上が、本発明による制御装置の基本的な制御態様である。以下に、基本的な制御態様の応用を説明する。
【００９６】
基本的な制御態様では、周波数制御部が、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、負荷レベルが第二負荷レベルより低下するとその状態が所定時間継続した後に第一周波数に切り替えるように制御する例を説明したが、周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、所定時間経過後に負荷レベルが第二負荷レベルより低下すると第一周波数に切り替えるように制御してもよい。
【００９７】
さらには、周波数制御部は、負荷レベルが第一負荷レベルより上昇すると直ちに第二周波数に切り替え、所定時間経過後に負荷レベルが第二負荷レベルより低下すると想定して、所定時間経過後に第一周波数に切り替えるように制御してもよい。
【００９８】
基本的な制御態様では、第一負荷レベルが固定された値に設定される場合を説明したが、第一負荷レベルτ１が装置の稼働状態に基づいて変化するように制御してもよい。例えば、負荷レベルが瞬時負荷値の平均値で設定され、第一負荷レベルτ１が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【００９９】
図９（ｂ）に示すように、周波数制御部２４０は、電流センサ２５０により検知された瞬時電流値である瞬時負荷値の平均値を算出する際に、その演算対象となる複数の瞬時電流値の最大値と最小値の差である変動幅を算出し、変動幅が所定の閾値より小さい場合に第一負荷レベルをτ１１に設定し、変動幅が所定の閾値より大きい場合に第一負荷レベルをτ１１より小さなτ１２に設定するのである。
【０１００】
瞬時負荷値の変動幅が大きい場合には、負荷レベルが高負荷レベルτｆｓに達する可能性が高くなり、高負荷レベルτｆｓに達すると電動機Ｍを逆転駆動する必要があるため、破砕処理効率が低下する。
【０１０１】
そこで、瞬時負荷値の変動幅が大きい場合には、第一負荷レベルを低めに設定して、早期に第二周波数ｆ２に切り替えて動作点Ｐ２２で破砕装置を安定稼働させ、瞬時負荷値の変動幅が小さい場合には、負荷レベルが高負荷レベルτｆｓに達する可能性が低くなるため、第一負荷レベルを高めに設定して動作点Ｐ２１で破砕装置を効率的に稼働させるのである。
【０１０２】
第一負荷レベルはτ１１とτ１２のレベルに制限されるものではなく、三レベル以上の複数レベルに設定することが可能であり、また、そのための瞬時負荷値の変動幅の閾値も適宜設定することができる。
【０１０３】
同様に、第二負荷レベルが装置の稼働状態に基づいて変化するように制御してもよい。例えば、負荷レベルが瞬時負荷値の平均値で設定され、第二負荷レベルが瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【０１０４】
また、周波数制御部２４０により、第一周波数ｆ１が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【０１０５】
図９（ｃ）に示すように、周波数制御部２４０は、電流センサ２５０により検知された瞬時電流値である瞬時負荷値の平均値を算出する際に、その演算対象となる複数の瞬時電流値の最大値と最小値の差である変動幅を算出し、変動幅が所定の閾値より小さい場合に第一周波数をｆ１１に設定し、変動幅が所定の閾値より大きい場合に第一周波数をｆ１１より低い周波数ｆ１２に設定するのである。
【０１０６】
瞬時負荷値の変動幅が大きい場合には、負荷レベルが高負荷レベルτｆｓに達する可能性が高くなり、高負荷レベルτｆｓに達すると電動機Ｍを逆転駆動する必要があるため、破砕処理効率が低下する。
【０１０７】
そこで、瞬時負荷値の変動幅が大きい場合には、瞬時負荷値の変動幅が小さくなるように、第一周波数を低めの周波数ｆ１２に設定して、動作点Ｐ１２で破砕装置を運転し、瞬時負荷値の変動幅が小さい場合には、第一周波数を高めの周波数ｆ１１に設定して、動作点Ｐ１１で破砕装置を運転して破砕装置を効率的に稼働させるのである。
【０１０８】
このように構成すれば、被破砕物の性状により瞬時負荷値の変動幅が異なる場合に、高負荷レベルτｆｓに達する確率を低減しながらも効率的に破砕処理ができるようになる。
【０１０９】
同様に、周波数制御部２４０により、第二周波数ｆ２が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【０１１０】
さらに、負荷レベルが瞬時負荷値の平均値で設定され、第一負荷レベルτ１が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定され、且つ、第一周波数ｆ１が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【０１１１】
負荷レベルが瞬時負荷値の平均値で設定され、第一負荷レベルτ１及び第二負荷レベルτ２が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定され、且つ、第一周波数ｆ１及び第二周波数ｆ２が瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定されるように構成してもよい。
【０１１２】
何れの場合であっても、周波数制御部２４０が、駆動周波数または負荷レベルを予め設定された固定の値で制御するか、瞬時負荷値の変動幅により異なる値に設定して制御するかの何れかを選択するスイッチを備えて、スイッチによる選択信号を周波数制御部２４０に入力するように構成してもよい。
【０１１３】
図１１（ａ）は、瞬時負荷値の変動幅により、第一周波数がｆ１、ｆ２の二レベルに設定され、第一負荷レベルがτ１、τ２、τ３の三レベルに設定される場合が示されている。尚、ここでは、第二周波数がｆ３、第二負荷レベルがτ４に設定されている。
【０１１４】
第一周波数での動作点と第二周波数での動作点の組合せが、（Ｐ１，Ｐ５）、（Ｐ１，Ｐ４）、（Ｐ１，Ｐ３）、（Ｐ２，Ｐ５）、（Ｐ２，Ｐ４）、（Ｐ２，Ｐ３）の６パターンあり、瞬時負荷値の変動幅に基づいて何れのパターンを採用するかを選択することにより、被破砕物の性状等に応じた適切なパターンで破砕処理を行なうことができる。具体的には、瞬時負荷値の変動幅が大きいほど、第二周波数を大きく低下させるようにパターンを選択するのである。
【０１１５】
つまり、第一周波数ｆ１及び第二周波数ｆ２を複数組設定するとともに、何れかの組を選択する手動操作可能なスイッチを設けて、周波数制御部２４０は、スイッチにより選択された組に対応した第一周波数及び第二周波数に対応して、第一周波数から第二周波数に切り替えるための第一負荷レベルと、第二周波数から第一周波数に切り替える第二負荷レベルが異なるようにヒステリシス特性を持たせて切り替えるように制御するように構成すればよい。
【０１１６】
このような制御の応用として、電動機Ｍの周波数をｆ１、ｆ２、ｆ３の三レベルに設定し、負荷レベルをτ１、τ２、τ３、τ４の四レベルに設定し、動作点をＰ１からＰ８の８点に設定することにより、第一周波数での動作点と第二周波数での動作点の組合せを、（Ｐ１，Ｐ８）、（Ｐ１，Ｐ７）、（Ｐ１，Ｐ６）、（Ｐ１，Ｐ５）、（Ｐ１，Ｐ４）、（Ｐ１，Ｐ３）、（Ｐ２，Ｐ５）、（Ｐ２，Ｐ４）、（Ｐ２，Ｐ３）の９パターンの中から、瞬時負荷値の変動幅に基づいて何れのパターンを採用するかを選択することにより、被破砕物の性状等に応じた適切なパターンで破砕処理を行なうことができる。
【０１１７】
例えば、負荷変動が極めて大きな破砕物では、動作点（Ｐ１，Ｐ３）で切り替えることにより、異常負荷レベルτｆｓに到る確率を低減させて、破砕処理効率を向上させ、負荷変動が比較的小さな破砕物では、動作点（Ｐ２，Ｐ５）で切り替えることにより、可能な限り動作点Ｐ２で破砕して処理効率を向上させることができる。
【０１１８】
さらに、インバータ回路２３０の出力周波数を複数領域に区分して、各領域で第一周波数及び第二周波数を設定することも可能である。
【０１１９】
図１１（ｂ）はこのような場合を示し、インバータ回路２３０の出力周波数域を、周波数ｆ２を境に上下に区分して、上側領域では第一周波数ｆ１、第二周波数ｆ２、第一負荷レベルτ３、第二負荷レベルτ４に設定し、下側領域では第一周波数ｆ２、第二周波数ｆ３、第一負荷レベルτ１、第二負荷レベルτ２に設定した例である。
【０１２０】
上側領域では動作点（Ｐ１，Ｐ２）の何れかで運転され、下側領域では動作点（Ｐ３，Ｐ４）の何れかで運転される。周波数制御部２４０は、電流センサ２５０により検知された瞬時電流値である瞬時負荷値の変動幅に基づいて、何れの動作点で電動機Ｍを駆動するかを選択してインバータ回路２３０を制御するのである。
【０１２１】
例えば、比較的負荷トルクが大きくなる紙束類や布類を破砕する場合に、破砕ロータを高速で回転させても、破砕処理部で布類が破砕ロータとともに連れ回ってスクリーン機構８を通過せず、処理効率が低下するという現象が発生する。このような被破砕物は動作点（Ｐ３，Ｐ４）で処理すると破砕効率が良くなる。
【０１２２】
逆に、比較的負荷トルクが小さくなる硬質樹脂類を破砕する場合には、破砕ロータを高速で回転させる方が破砕効率が良くなるため、動作点（Ｐ１，Ｐ２）で処理する方が好ましい。
【０１２３】
図１１（ａ），（ｂ）に示すように動作点の組合せが複数組設定されている場合には、何れの動作点で運転するかを切り替えるスイッチを設けて、当該スイッチの信号を周波数制御部２４０に入力することにより、動作点を選択することができる。
【０１２４】
また、図１２（ａ）に示すように、第一周波数及び第二周波数を複数組設定する場合の例として、周波数制御部２４０は、周波数ｆ１とｆ２との間を、負荷レベルτ１からτ２の間で負荷レベルに応じて段階的に変化させるように制御してもよい。
【０１２５】
さらに、図１２（ｂ）に示すように、第一周波数及び第二周波数を複数組設定する場合の例として、周波数制御部２４０は、周波数ｆ１とｆ２との間を、負荷レベルτ１からτ２の間で負荷レベルに応じて連続的に変化させるように制御してもよい。この場合、負荷レベルがτ２よりも上昇するに連れて、図中、上に凸の曲線に従って周波数を低下させ、負荷レベルがτ１に達した後に、負荷レベルが低下するに連れて、図中、下に凸の曲線に従って周波数を上昇させることが好ましい。
【０１２６】
尚、上に凸の曲線に従って周波数を低下させる途中で負荷レベルが低下すると、上に凸の曲線に従って周波数を上昇させ、下に凸の曲線に従って周波数を上昇させる途中で負荷レベルが上昇すると、下に凸の曲線に従って周波数を低下させてもよい。この場合、周波数ｆ１とｆ２の間で周波数を変化させる負荷レベルにヒステリシスを持たせて制御することができる。
【０１２７】
また、上に凸の曲線に従って周波数を低下させる途中で負荷レベルが低下すると、下に凸の曲線に従って周波数を上昇させ、下に凸の曲線に従って周波数を上昇させる途中で負荷レベルが上昇すると、上に凸の曲線に従って周波数を低下させ、周波数ｆ１と駆動中の任意の周波数との間で周波数を変化させる負荷レベルにヒステリシスを持たせて制御することができる。
【０１２８】
このような滑らかな曲線に従って駆動周波数を替えると、急激に回転数が大きく変動するような切替が回避されるので、機械的負荷の変動を減少させることができる。
【０１２９】
上述した実施形態では、瞬時負荷値の変動幅に基づいて動作点を決定し、瞬時負荷値の平均値である負荷レベルに基づいて駆動周波数を切り替える例を説明したが、周波数制御部２４０に、破砕処理部で破砕処理された被破砕物の処理量を加味して、駆動周波数を設定する学習部を設けてもよい。
【０１３０】
スクリーン機構８を通過した被破砕物を受け止める排出ホッパ９の下部に、重量計が組み込まれたコンベア式の搬送装置を備え、重量計の値を周波数制御部２４０に入力することにより、周波数制御部２４０が破砕処理部で破砕処理された被破砕物の処理量を検知することができる。同時に周波数制御部２４０が電動機Ｍの電流を検知することにより、電動機Ｍの平均消費電力を算出することもできる。
【０１３１】
例えば、図１１（ｂ）に示した上側領域の動作点（Ｐ１，Ｐ２）と、下側領域の動作点（Ｐ３，Ｐ４）の二組の運転パターンが設定されている場合に、学習部は、動作点Ｐ１で所定時間運転したときに、重量計を介して検知した所定時間内の平均処理量と、動作点Ｐ３で所定時間運転したときに、重量計を介して検知した所定時間内の平均処理量とを比較して、平均処理量が多くなる動作点を選択するサンプリング処理を実行する。このとき、同時に平均消費電力を算出してもよい。
【０１３２】
例えば、プッシャ機構の進出作動が所定回数実行される時間を所定時間として設定し、プッシャ機構が所定回数進出作動する間に数秒間隔で検知した重量から平均処理量を算出することができる。
【０１３３】
尚、学習時に、動作点Ｐ１での運転により生じる負荷トルクが負荷レベルτ３より低く、また、動作点Ｐ３での運転により生じる負荷トルクが負荷レベルτ１より低いことが前提となる。
【０１３４】
その後、周波数制御部２４０は、学習部により選択された動作点で破砕処理を継続する。破砕処理部で処理される被処理物の性状は時間の経過とともに変動するため、学習部はその後も平均処理量を監視し、当初の平均処理量よりも規定量変動すると、そのときの駆動周波数と平均処理量をメモリに記憶し、再度、サンプリング処理を実行して平均処理量が多くなる動作点を選択する。
【０１３５】
学習部は、このような処理を繰り返すことにより、駆動周波数毎に適切な処理量の範囲と不適切な処理量の範囲をメモリに蓄積記憶する。その後、平均処理量が不適切な処理量の範囲に入ると、サンプリング処理を行なうことなく駆動周波数を切り替えることで、処理量が増大するように駆動周波数を設定するのである。
【０１３６】
学習時に電動機Ｍの平均消費電力を算出する場合には、平均消費電力が減少するような駆動周波数を設定し、或いは、平均消費電力に対する処理量が増大するように駆動周波数を設定してもよい。
【０１３７】
図１１（ａ）に示すような動作点の組合せが複数組ある場合も、同様に動作点Ｐ１，Ｐ２に対する学習部による平均処理量の学習により、適切な動作点の組合せを選択することができる。第二周波数へ切り替える負荷レベルは瞬時負荷値の変動幅に基づいて設定すればよい。
【０１３８】
何れの場合であっても、周波数制御部２４０が、駆動周波数または負荷レベルを予め設定された固定の値で制御するか、学習部による学習結果に基づいて駆動周波数または負荷レベルを異なる値に設定して制御するかの何れかを選択するスイッチを備えて、スイッチによる選択信号を周波数制御部２４０に入力するように構成してもよい。
【０１３９】
以上、予め設定された動作点の何れかを平均処理量に基づいて選択するように学習する学習部について説明したが、学習部が予め設定された動作点の周波数を調整するように学習してもよい。
【０１４０】
具体的には、図９（ａ）に示す第一周波数ｆ１の値を少しずつ変化させて、そのときの平均処理量を求め、平均処理量が最大となる周波数を第一周波数に設定するのである。第二周波数も同様である。
【０１４１】
上述した実施形態では、インバータ回路２３０としてＶ／ｆ制御方式のインバータ回路を採用した例を説明したが、本発明に採用されるインバータ回路２３０はＶ／ｆ制御方式のインバータ回路に限るものではなく、電流ベクトル制御方式のインバータ回路を採用するものであってもよい。このようなインバータ回路では、負荷変動に対応して最も効率のよい位相で適切な電流値の電流を電動機に供給される。
【０１４２】
上述した実施形態では、変速機構を介して破砕ロータを駆動する誘導電動機を備えた破砕装置の制御装置について説明したが、本発明による制御装置の対象は誘導電動機に限るものではなく、同期電動機をインバータ回路で制御する場合であっても適用できる。同期電動機を採用する場合には、変速機構を介さずに破砕ロータが直接駆動される場合もある。
【０１４３】
上述した実施形態では、本発明による制御装置２００が、破砕ロータに固定された回転刃と、回転刃に対向配置された固定刃が協働して被破砕物を破砕する破砕処理部を備えた一軸せん断方式の破砕装置に適用される場合を説明したが、本発明による制御装置２００は、回転刃が固定された破砕ロータの回転により被破砕物を破砕する破砕処理部と、変速機構を介して破砕ロータを駆動する誘導電動機を備えた破砕装置に適用することができ、例えば二軸破砕装置等の他の方式の破砕装置にも適用できる。
【０１４４】
上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１４５】
１：破砕装置
２：受入ホッパ
３：押込プッシャ
３ｂ：油圧シリンダ
４：台盤
５：破砕ロータ
６：回転刃
７：固定刃
８：スクリーン機構
９：排出ホッパ
１０：破砕処理部
１１：本体フレーム
２０：トルクリミッタ
２１：摩擦プレート
２２：加圧プレート
２３：支持部
２６：加圧機構
２６ａ：ピストン
２６ｂ：油圧室
３０：変速機構（減速機構）
３１：入力軸
３７：出力軸
４０：軸受
４７：第二油路（供給配管）
５０：減圧弁
５１：第一油路（供給配管）
５２：油圧ポンプ
５３：切換弁
５５：アキュムレータ
５６：圧力センサ
５７：調圧機構
５８：切換弁
１００：システム制御装置
２００：モータ制御装置
２３０：インバータ回路
２４０周波数制御部
Ｍ：駆動機（電動機）
ＣＬ：中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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